基于折射角的稀疏投影角度相衬CT图像重建

已有基于X射线吸收衬度机制的计算机断层成像( CT)技术很难对由轻元素构成的弱吸收物质进行高质量成像。 X射线相位衬度CT成像是对弱吸收物质具有超高分辨率的一种CT技术,但该技术成像时间长、所需X射线辐射剂量大,不利于临床推广应用,因此,研究稀疏投影角度条件下的X射线相位衬度CT图像重建问题,基于压缩感知图像重建理论,使用折射角信息减少X射线辐射剂量,提出一种X射线相位衬度CT图像重建算法。实验结果表明,与滤波反投影算法相比,该算法在稀疏投影角度下可以得到较高质量的重建图像,在实际数据实验中能获得较高的峰值信噪比和数值准确性。     

基于片相似性和最大似然期望最大化的低剂量CT重建算法

针对低剂量计算机断层成像(CT)重建的图像产生严重退化的问题,提出一种基于片相似性各项异性扩散和最大似然期望最大化(MLEM)的低剂量CT重建算法.首先,采用基本的MLEM算法对低剂量投影数据进行重建;然后,由于片相似性在降噪的同时,也能较好地保持图像的边缘和细节信息的特点,对重建后的图像使用基于非局部理论思想的片相似性降噪方法处理;最后,由于低剂量投影数据还存在脉冲噪声点,使用中值滤波对图像进行处理.采用Sheep-Logan体模作为实验模型进行低剂量CT图像重建的仿真,与BI-MART、BI-MLEM、基于方差的ELEM和基于结构相似性的MLEM算法进行了对比.实验结果表明,所提算法的信噪比(SNR)高达10.216 308 dB,与对比算法相比,视觉效果更优,且有更小的归一化均方误差(NMSE)、均方绝对误差(MAE)和归一化均方距离(NMSD).所提算法重建出来的图像能在光滑去噪的同时有效地保持图像的细节和边缘信息,既能有效地保持弱梯度和纹理,又不存在各项异性扩散存在的明显阶梯效应.     

CT 图像重建加速的几种方法

CT 图像重建速度是衡量CT 系统的重要指标之一。论文针对滤波反投影算法综述了当前国内外的重建加速技术,阐述了普通PC 上的加速方法,通过构建集群系统进行并行重建的方法,采用多个DSP 连接成并行计算模块的加速方法,基于现场可编程门阵列(FPGA)的并行重建方案,采用GPU 图像卡实现图像重建,采用细胞宽带引擎(CBE)的图像重建方案。在应用性能方面分析了各种加速方法的优缺点。     

生成对抗网络下的低剂量CT图像增强

为去除低剂量计算机断层扫描（LDCT）图像中的噪声,增强去噪后图像的显示效果,提出一种生成对抗网络（GAN）下的LDCT图像增强算法。首先,将GAN与感知损失、结构损失相结合对LDCT图像进行去噪;然后,对去噪后的图像分别进行动态灰度增强和边缘轮廓增强;最后,利用非下采样轮廓波变换（NSCT）将增强后的图像在频域上分解为具有多方向性的系数子图,并将配对的高低频子图使用卷积神经网络（CNN）进行自适应融合,以重构得到增强后的计算机断层扫描（CT）图像。使用AAPM比赛公开的真实临床数据作为实验数据集,进行图像去噪、增强、融合实验,所提方法在峰值信噪比（PSNR）、结构相似度（SSIM）和均方根误差（RMSE）上的结果分别为33.015 5 dB、0.918 5和5.99。实验结果表明,所提算法在去除噪声的同时能保留CT图像的细节信息,提高图像的亮度和对比度,有助于医生更加准确地分析病情。     

基于小波和四阶各向异性扩散的MLEM低剂量CT重建算法

在低剂量计算机断层扫描CT(computed tomography)重建算法中,传统的最大似然期望最大MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization)算法随着迭代次数的增加会出现棋盘效应而不能有效地抑制噪声。针对上述问题提出一种基于小波收缩和四阶各向异性扩散相结合的MLEM低剂量CT重建算法。该算法结合小波收缩和各向异性扩散的优点,在每次迭代中,对MLEM重建算法处理后的图像进行离散平稳小波分解,在小波域的高频部分进行小波收缩,低频部分使用降噪效果优质的四阶各向异性扩散进行消噪,最后残留的脉冲噪声点通过中值滤波器进行处理,从而进一步优化图像。仿真实验结果表明,该算法可以有效地去除低剂量CT图像的噪声,且在保持图像边缘和细节信息方面有很好的表现,从而获得高抗噪性能的图像。     

基于清波反投影法的计算断层成像(CT)仿真

计算断层成像是一种先进的可视化技术．它利用物体材料与射线相互间的物理特性和计算机的运算能力，对通过物作横断面若干方向的投影数据，经过专门的算法反演得到物体横断面的物理特性，在生物医学工程、航空航天、石化工业、无损检测等领域具有非常广泛的应用价值．本文介绍了断层成像基本原理，重点就基于滤波反投影法的图像重建算法进行了讨论，并给出了采用该算法的计算机仿夏实验的结果，最后指出了进步研究的方面．     

低剂量口腔CT 成像系统关键技术与成像方法研究

口腔 CT(Dental CT)是专门针对人体颌面部进行 X 射线成像的设备,其在颌骨内阻生牙的术前评估、口腔种 植、颞下颌关节病、颌骨囊肿及肿瘤、牙髓病与根尖周病及口腔正畸学等方面具有重要应用。目前,国外已经研发出 一些口腔 CT 产品,但价格昂贵,功能和技术指标也存在诸多不足。而我们自主研制的口腔 CT 系统具有无损、分辨率 高、影像无重叠、无畸变、剂量低等优点。凭借着分辨率高、影像无畸变的数字化成像优势,该系统可广泛应用于口腔 种植、齿科外科、牙体牙髓科、牙周疾病等方面的医学诊断。     

基于压缩感知的心脏磁共振快速成像的应用现状与发展趋势

为了改善心脏磁共振成像(Cardiac Magnetic Resonance,CMR)在实际应用中成像时间长且存在运动伪影等不足,将压缩感知理论(Compressed Sensing,CS)引入其中,充分利用K空间信息冗余的特性,实现由部分K空间数据重构心脏组织影像,在减少伪影、保证精度的同时加快成像速度。结合近3年的国内外文献,首先对CMR现状、常用序列和技术以及采样模式、压缩感知理论框架分别进行阐述;其次对CMR的最新成果及应用现状进行综述和概括;然后介绍压缩感知图像重构的相关定量评价指标,给出作者在CS-CMR图像重构方面的研究进展;最后总结当前研究中的不足,并展望未来的发展方向。     

基于低秩约束的CT重建算法

为提高图像重建质量,结合压缩感知理论,提出一种非局部的基于低秩约束的图像重建算法。采用Shepp-Logan头模以及真实脑部CT切片进行重建,以峰值信噪比作为重建图像质量评判标准,并与其他两种重建算法的重建结果比较。经过一定次数迭代后,基于该算法的重建图像结果更贴近原始图像,且收敛时间更早。实验结果表明,在重建低剂量CT图像上,提出的算法在重建质量和收敛速度上均优于对比算法。     

语音压缩感知研究进展与展望

压缩感知技术,特别是语音压缩感知技术逐渐成为信号处理领域的研究热点。当前的语音压缩感知关键技术主要包括适合语音信号的稀疏分解矩阵构造,观测矩阵的选择和重构算法的设计。稀疏分解矩阵的重要代表是正交基、基于语音特性的线性预测矩阵和过完备字典。观测矩阵方面主要采用随机观测矩阵分析语音压缩感知性能;重构算法方面重点研究当观测序列或语音信号本身含有噪声时鲁棒的语音压缩感知重构算法。本文对上述语音压缩感知的3大关键技术进行了介绍和对比分析,并对语音压缩感知的应用进行了总结,最后对未来可能的研究热点进行了展望。     

基于最小区域的快速CT图像重建

由于工业CT重建目标的形状差异较大,针对传统CT图像重建算法均选取矩形重建区域,提出一种基于最小区域的图像重建方法.首先由扫描到的投影数据通过直线生成算法构建重建目标的最小区域包络图;然后提出一种快速区域填充算法,生成图像重建的最小区域.该方法将重建区域限定在最小区域内,减少了不必要的计算,提高了重建速度.最后通过仿真实验与传统的重建方法进行比较,表明了文中方法的有效性.     

定步长压缩感知锥束CT重建算法

针对锥束CT成像系统中投影数据不完全的图像重建问题,提出了一种定步长压缩感知锥束CT重建算法。首先将锥束CT重建问题归结为投影数据均方误差作为数据保真项、全变分作为正则项的无约束优化问题,分析目标函数的Lipschitz连续性;然后近似计算Lipschitz常数,求出梯度下降步长,利用梯度下降法进行重建;最后对CT投影数据采用联合代数重建算法更新重建图像。在每次迭代过程中调整梯度下降步长,提高重建算法的收敛速度。Shepp-Logan模型的无噪声实验结果表明,该算法的重建图像信噪比分别比联合代数重建算法、自适应最速下降-凸集投影算法、BB梯度投影算法的重建图像信噪比高出13.7728dB、12.8205dB、7.3580dB。仿真试验表明该重建算法提高了收敛速度,同时减少了重建图像的相对误差,极大提高了用少量投影数据重建的图像质量。     

MPI在CT并行重建中的应用

CT图像重建计算量巨大,为了达到理想的重建时间,并行处理很有必要,CT图像重建过程各个子空间相互独立,具有很好的并行性。采用基于消息传递接口(MPI)的并行算法充分利用了CT图像重建的这个特性,以平行束重建为例,采用卷积反投影重建算法进行CT图像重建过程的并行实现进行分析,实验结果证明,并行处理和单机处理重建结果完全一致,并且能够达到比较理想的加速比,可以扩展到CT的其他重建算法。     

锥束工业CT中Feldkamp重建算法的快速实现

锥束工业CT常采用Feldkamp算法进行图像重建，其计算复杂度为O（N^4），在普通微机上重建异常耗时。为提高其重建速度，提出了一种利用对称性并结合递归技术的方法来减少该算法的反投影运算量。在普通微机上检验了该方法的重建速度及重建质量。研究表明该方法可使重建速度提高约32倍，且不会引入新的重建误差，实现了在普通微机上的快速重建。     

正则化算法在CT图像重建上的应用

由于受数据采集时间、照射剂量、成像系统扫描的几何位置等因素的约束,计算机断层成像（Computed tomography,CT）技术目前只能在有限角度范围或在较少的投影角度得到数据,这些都属于不完全角度重建问题. 因此,图像重建的算法应用变得尤为重要,本文将现有的几种正则化超分辨率重建算法应用到CT图像重建上并做了一系列的对比分析,分析不同算法下不同的图像重建效果. 首先对低分辨率CT图像进行图像配准,然后再进行样条插值放大,最后运用相关正则化算法进行超分辨率图像重建. 实验结果表明正则化算法的应用一定程度上提高了图像分辨率,其中双边正则化下的重建效果最好,基于L2范数全变分正则化效果较差.     

基于自适应核回归和代数重建法的低剂量CT图像重建

针对稀疏角度投影数据CT图像重建问题,TV-ART算法将图像的梯度稀疏先验知识引入代数重建法（ART）中,对分段平滑的图像具有较好的重建效果。但是,该算法在边界重建时会产生阶梯效应,影响重建质量。因此,本文提出自适应核回归函数结合代数重建法的重建算法（LAKR-ART）,不仅在边界重建时不会产生阶梯效应,而且对细节纹理重建具有更好的重建效果。最后对shepp-logan标准CT图像和实际CT头颅图像进行仿真实验,并与ART、TV-ART算法进行比较,实验结果表明本文算法有效。      

稀疏MR图像重构的快速算法

提出小波稀疏的MR图像重构的交替最小化方法,分析证明了这一方法的收敛性。利用半二次罚函数方法将小波稀疏的MR图像重构最优化问题分裂成两个子最优化问题：X-子问题和Y-子问题,通过对两个子问题的交替最小化得到原问题的最优解。利用1维软阈值收缩方法求解Y-子问题,利用Fourier变换的方法求解X-子问题解,进而给出原问题求解的分裂算法。利用Phantom图像和一些实际的MR图像与最新的算子分裂算法进行数值实验比较,其结果是交替最小化方法重构的图像的信噪比比算子分裂算法的高,而相对误差和CPU时间较低,从而表明交替最小化方法是稀疏MR图像重构的一种快速算法。     

基于卷积盲降噪的混合式核磁共振成像

为了解决图像压缩感知重建研究领域中通过有效的图像先验信息重构与原图相似性高且保留细节消除伪影的高质量图像的问题, 针对不足采样的K空间数据, 在经典的CNN算法CBDNet算法的基础上, 通过融合深度学习先验信息及传统图像恢复各自优势的方法, 研究了基于深度神经网络去噪先验和BM3D块压缩感知算法的混合式重构算法. 该算法采用交互式方法训练多尺度残差网络抑制噪声水平, 借优化选择的方式将深度学习与传统块匹配多尺度结合以提取图像不同尺度的特征数据从而实现抑制伪影、快速重建高质量MRI. 实结果表明深度学习结合BM3D在MR图像重构领域能够有效降低伪影保留细节信息, 加强重构效果. 与此同时, 通过采用GPU的加速运算, 算法的计算复杂度较使用单一算法并未增加很多. 可见基于卷积盲降噪的混合式核磁共振成像效果更佳.     

基于CS-GPSR的电容层析成像图像重建算法

提出将基于压缩感知(CS)理论的稀疏梯度投影(GPSR)算法应用于电容层析成像(ECT)图像重建过程中.采用离散Fourier变换(DFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统观测矩阵,同时将测量电容向量的各行按相同顺序进行排列,得到观测投影向量;使用GPSR算法进行图像重建.仿真实验结果表明:基于CS理论的GPSR(CS-GPSR)算法重建图像质量明显优于LBP算法和Landweber迭代算法.本文所述算法可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.